Физ. смысл распространения света на атомном и молекулярном уровне

[Грехов Михаил]

Такой вопросец... скажем имеем некое электромагнитное колебание определённой частоты... для простоты будем считать, что в диапазоне видимого света... Свет попадает на некую поверхность стекла, затем происходит его преломление и отражение. В принципе из законов оптики всё понятно.... но если поглядеть на сверхмалом уровне, то сплошные вопросы.... почему свет преломлчяется в разных материалах по разному? от чего это зависит? от каких свойств? расположение атомов? состава их электронной оборлочки? Почему при увеличении угла падения доля отражённого света возрастает? Почему при переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную есть эффект полного внутреннего отражения а наоборот-нет? Почему для одного диапазона длин волн тело может оказаться прозрачное, а для другого нет... и наоборот. Дисперсия и разные скорости распространения света в телах и прочие вещи типа поляризации, двулучепреломления. В общем как свет взаимодействует с веществом? Допустим графит- тот же уголь... но в форме графит непрозрачен для света и вообще чёрный... а в форме алмаз-прозрачен и имеет большой коэффициент преломления и дисперсии. Графит проводит ток, а алмаз-изолятор? Можно ли по структуре вещества, его составу и элементам "вычислить" его оптические свойства? Создать вещество с заранее известными характеристиками? Есть ли какая либо чёткая теория? 

[Serj]

Михаил, вы разделом, случайно, не ошиблись? У вас в школе физика была?

[Грехов Михаил]

С разделом-нет... ибо вопрос по оптике. Физика была, но я бы сказал там не объясняется физический смысл явления.... Просто вот есть явление, есть формула, которая его описывает, показатели преломления, отражения... но не более того... как и что происходит на самом деле на более глубоком уровне - неизвестно.

[Константин Шевченко]

Начнем с преломления - оно происходит потому, что у разных материалов скорость прохождения сквозь него света разная. Собственно отношение скорости света в одном материале к скорости в другом дает нам соотношение углов падения и углов преломления. Другими словами это называется принципом наименьшего времени - т.е. свет движется по такой траектории от одной точки к другой, прохождение которой займет наименьшее время. Фейман приводит пример: вы стоите на берегу, и видите как посреди реки (но наискосок от вас) девушка кричит о помощи, вот вам задачка - добраться как можно быстрее до нее - по земле вы пробежите быстро, а по воде - медленно. Из соотношения скоростей получаем оптимальную траекторию.

[vsevolodson]

Интересные вопросы обозначены.

Константин Шевченко, а у фотонов есть свой калькулятор, чтобы выбирать оптимальную траекторию?

[Грехов Михаил]

Эм... вы немного не поняли... вы объясняете с позиции всё типа упростив вплоть до девушки на берегу...

А надо бы так:

Квант электромагнитного излучения с длиной волны лямбда встречает на своём пути массив из соединения атомов кремния, натрия, бора, свинца и т.п. затем что происходит с этим квантом света?  почему один квант с длиной световой волны, будет взаимодействовать с веществом (ну скажем в видимом диапазоне) а в радиодиапазоне вообще никак не преломится? почему скажем квант света встречая алмаз (один способ упаковки атомов) ведёт себя так... а встречая графит (другой способ упаковки атомов)-по другому? Хочется познать суть явлений.   

[Константин Шевченко]

не то слово- супер-мега компьютер, квантовый!

[Константин Шевченко]

Эм... вы немного не поняли... вы объясняете с позиции всё типа упростив вплоть до девушки на берегу...

А надо бы так:

Квант электромагнитного излучения с длиной волны лямбда встречает на своём пути массив из соединения атомов кремния, натрия, бора, свинца и т.п. затем что происходит с этим квантом света?  почему один квант с длиной световой волны, будет взаимодействовать с веществом (ну скажем в видимом диапазоне) а в радиодиапазоне вообще никак не преломится? почему скажем квант света встречая алмаз (один способ упаковки атомов) ведёт себя так... а встречая графит (другой способ упаковки атомов)-по другому? Хочется познать суть явлений.

ну собственно преломление происходит не на таком уровне. Собственно это объяснение дает Фейман (кстати очень советую почитать феймановские лекции по физике). А вот про радиодиапазон вы очень даже ошибаетесь!
Во-первых все диапазоны преломляются но каждый под своим углом. К примеру на некоторых направленных антеннах свч диапазона ставят фокусирующую линзу из фторопласта, ее очень хорошо видно - выглядит как чашка прикрытая ступеньчатой крышкой. Другое дело что для определненной длинны волны эти линзы станут слишком громоздкими
 Во- вторых разные диапазоны ОТРАЖАЮТСЯ от разныйх поверхностей по-разному - к примеру дециметровый диапазон (телевидение) легко отражается сеткой с ячейкой менее 10 мм, а вы попробуйте ей же отразить гигагерцовый (спутниковый) диапазон, не говоря уж про свет. То есть отражение будет происходить если отражающая поверхность имеет "дырки" не более 1/10 лямбда - для света это получается кристаллическая решетка металлов, и т.п.

[pavelL]

http://math.ru/lib/bmkvant/66

[konstkir]

Вопросы топикастера аналогичны просьбе - изложите мне курс оптики.
А у Ландсберга, например, 848 стр. Стремление углУбиться похвально, поэтому надо выбрать учебник по оптике, для начала из общих курсов физики (Матвеев, Савельев, Иродов..). Если подробнее, то для физиков (Сивухин, Ландсберг)

 Вот после знакомства, можно говорить о своих непонятках.

[Mixa]

а у фотонов есть свой калькулятор, чтобы выбирать оптимальную траекторию?

Настоящим пацанам фотонам калькулятор не нужен, они поступают проще: где мы прошли - там и минимальное время   
Вот девушек спасать, таки да, калькулятор нужен     

[Константин Шевченко]

Мотороллер не мой, я просто разместил объяву!!!

[AstrOleh]

Начнем с преломления - оно происходит потому, что у разных материалов скорость прохождения сквозь него света разная.

А как же постоянность скорости света?! В Горизонтах по этому поводу идут бесконечные баталии. Так постоянна скорость света или нет?

[Грехов Михаил]

В вакууме-да, постоянна... но в других телах тоже наверное постоянна... не знаю. если скажем стекло с движушимся в нём свете разогнать до 0.99 с, что будет?

И почему скорость разная? что тормозит свет?

По ссылке-что то там все файлы какие-то странные... не скачиваются или же не просматриваются ридером.

[AstrOleh]

Чисто логически если подумать, то если скорость света постоянна ... вообще, не плохо было бы разобраться, что такое свет для  оптики?

[vsevolodson]

Настоящим пацанам фотонам калькулятор не нужен, они поступают проще: где мы прошли - там и минимальное время

ну да, это конечно же, всё "объясняет"

И почему скорость разная? что тормозит свет?

вещество
когда я учился в школе, я думал что электроны захватывают фотоны, потом переизлучают
с определённой натяжкой этим можно было пытаться объяснить изменение угла распространения лучей

[AstrOleh]

По ссылке-что то там все файлы какие-то странные... не скачиваются или же не просматриваются ридером.

У меня тоже самое. Кажется для этого формата нужна специальная программа. Закачал тут http://freesoft.ru/?id=671646

[ДимСаныч]

По ссылке-что то там все файлы какие-то странные... не скачиваются или же не просматриваются ридером.

У меня тоже самое. Кажется для этого формата нужна специальная программа. Закачал тут http://freesoft.ru/?id=671646

Конечно ридером не будут читаться это формат .djvu для него и соответствующая прога. Но вот они действительно не открываются дежавюшным браузером, мож, конечно, версия устарела у меня.

п.с. Разобрался - надо скачивать целиком, а по отдельности похоже нужна в интернет браузер примочка дежавюшная.

[Mihail Sedyh]

Михаил, не думаю, что теория электромагнитных волн подпадает под смысл слова "Оптика" в названии данного раздела.
Честно говоря, очень хочется закрыть данную тему, т.к. на достаточно популярном, для массового интереса, языке ее не изложить, а на серьезном уровне вопрос очень подробно раскрыт в технической литеретуре. В общем, на мой взгляд особых перспектив развития темы я не вижу.
Ну давайте пока оставим - посмотрим на реакцию...

В вакууме-да, постоянна... но в других телах тоже наверное постоянна... не знаю.

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде и есть коэффициент преломления.

если скажем стекло с движушимся в нём свете разогнать до 0.99 с, что будет?....

С этим точно в Горизонты....

[krussh]

Памятных Е.А., Туров Е.А. Основы электродинамики материальных сред в переменных и неоднородных полях. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2000.
http://virlib.eunnet.net/win/announces/electrdynamic/electr_dynamics.html
Глава 3. Простейшие модели материальных сред.

Или здесь чуток:
http://jre.cplire.ru/iso/jul07/4/text.html